馬玲

摘要：培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)的本科應(yīng)用型人才是就業(yè)市場(chǎng)的需求，本文以《CPLD/FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用》課程教學(xué)改革為例結(jié)合實(shí)踐教學(xué)工程化展開討論，提出實(shí)踐教學(xué)的三個(gè)層次，以及在教學(xué)組織和教學(xué)內(nèi)容安排上模糊理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念，理論課教材和實(shí)驗(yàn)教材整合為一體，教學(xué)過(guò)程在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的教學(xué)改革，經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；工程化；CPLD/FPGA；教學(xué)改革

“就業(yè)市場(chǎng)招工難，學(xué)生畢業(yè)就業(yè)難”這一怪相已存在多時(shí)，似乎已經(jīng)被人視為見(jiàn)怪不怪了。1999年以后大學(xué)擴(kuò)招后涌現(xiàn)大量本科院校，然而學(xué)校對(duì)于如何面對(duì)就業(yè)市場(chǎng)確定自己辦學(xué)定位的認(rèn)識(shí)存在缺失，大學(xué)本科精英教育的慣性思維造就這一社會(huì)怪相。

不同層次的學(xué)校根據(jù)辦學(xué)條件，生源條件在不同階段應(yīng)有不同的選擇。以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為例，它可以是不同層次的，如?？?、本科、碩士甚至是博士。

根據(jù)近十年的摸索，針對(duì)電子技術(shù)類本科高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)做了一些嘗試，我們認(rèn)為培養(yǎng)目標(biāo)可解釋為：具有某些非操作性的特殊技能，利用成熟的開發(fā)工具，能將成熟的技術(shù)（算法）應(yīng)用于項(xiàng)目，通過(guò)軟件編程硬件開發(fā)最后獲得工程上的實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用意義的系統(tǒng)。畢業(yè)生具備在一定應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)，以便于技術(shù)交流與溝通，以便于技術(shù)拓展與升級(jí)。在現(xiàn)階段和今后一段時(shí)間內(nèi)，掌握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，熟悉主流軟硬件開發(fā)環(huán)境，圍繞單片機(jī)、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD/FPGA、ARM嵌入式芯片和部分大規(guī)模專用集成電路芯片開發(fā)應(yīng)用，在某一應(yīng)用領(lǐng)域（專業(yè)）能（或初步）具備承擔(dān)移動(dòng)智能設(shè)備的研發(fā)能力。

其創(chuàng)新體現(xiàn)在工程實(shí)現(xiàn)過(guò)程之中，一般不涉及原始的技術(shù)創(chuàng)新。我們的目標(biāo)重點(diǎn)是培養(yǎng)工程師、高素質(zhì)勞動(dòng)者等。要達(dá)到這一目的，強(qiáng)化實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，走實(shí)踐教學(xué)工程化的路子非常重要。

實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)人才目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，它對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，有著非常重要的作用。要培養(yǎng)高素質(zhì)人才，就必須重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)所謂實(shí)踐教學(xué)工程化就是把項(xiàng)目作為實(shí)踐教學(xué)的載體，學(xué)生獲取知識(shí)是在圍繞項(xiàng)目的工程實(shí)現(xiàn)過(guò)程之中。通過(guò)理解項(xiàng)目?jī)?nèi)容，能夠完成項(xiàng)目相關(guān)工作，即根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，在有限時(shí)間內(nèi)采用某種成熟技術(shù)按照系統(tǒng)的功能要求最后獲得工程上的實(shí)現(xiàn)。

如果把實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐教學(xué)工程化的第一個(gè)層次，那么課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)工程化的第二個(gè)層次，第二課堂和畢業(yè)設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)工程化的第三個(gè)層次。

結(jié)合《CPLD/FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用》課程教學(xué)改革，我們?cè)趶?qiáng)化實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，在實(shí)踐教學(xué)工程化方面做了一些嘗試。在教學(xué)組織和教學(xué)內(nèi)容安排上模糊理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念，理論課教材和實(shí)驗(yàn)教材整合為一冊(cè)，教學(xué)過(guò)程在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，不單設(shè)實(shí)驗(yàn)課程。其內(nèi)容從EDA的概念到可編程邏輯器件的引入；從Quartus II軟件的安裝到低密度邏輯器件的設(shè)計(jì)；從硬件描述語(yǔ)言到數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)；結(jié)合案例掌握復(fù)雜可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)方法；掌握各類工程模塊電路的設(shè)計(jì)方法，從圖形設(shè)計(jì)輸入、編譯、軟件仿真、下載和硬件測(cè)試等全過(guò)程；熟悉模塊電路的特性及典型應(yīng)用。

對(duì)實(shí)踐教學(xué)工程化實(shí)踐教學(xué)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用PC機(jī)加開發(fā)板，帶有CPLD/FPGA主芯片、外圍電路及接口的最小系統(tǒng)。學(xué)生可以完成系統(tǒng)安裝、計(jì)算機(jī)編程、仿真、下載、硬件測(cè)試和系統(tǒng)運(yùn)行全過(guò)程。在講授完一個(gè)課程單元后，學(xué)生在課堂現(xiàn)場(chǎng)馬上可以結(jié)合講授內(nèi)容按要求完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)軟件編程和硬件的調(diào)試有一種看得見(jiàn)、摸得著的實(shí)際體驗(yàn)，使學(xué)生有新鮮感和成就感激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生具有理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)技能。這里完成實(shí)踐教學(xué)工程化的第一個(gè)層次的教學(xué)任務(wù)，為后面的教學(xué)打下基礎(chǔ)。

課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)工程化的第二個(gè)層次，是實(shí)踐教學(xué)工程化的具體體現(xiàn)。選擇多個(gè)典型實(shí)際應(yīng)用課題，依據(jù)項(xiàng)目的難易程度為順序，依據(jù)項(xiàng)目的工程實(shí)現(xiàn)為線索，以項(xiàng)目開發(fā)方式，立足項(xiàng)目開發(fā)流程組織安排教學(xué)。從項(xiàng)目的需求分析到劃分邏輯模塊，從邏輯模塊到工程模塊，從軟件編程到計(jì)算機(jī)仿真，從程序下載到硬件調(diào)試直至組織項(xiàng)目功能驗(yàn)收始終貫穿在教學(xué)過(guò)程之中。從中提煉功能模塊的特性，從熟悉各類模塊功能到模塊的靈活運(yùn)用。

教學(xué)中采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。以項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)力將所學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用于一個(gè)項(xiàng)目當(dāng)中，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，在實(shí)踐中促進(jìn)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解。通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)，對(duì)課程內(nèi)容的理解可以實(shí)現(xiàn)量的變化到質(zhì)的飛躍。教師講課時(shí)把理論結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目、實(shí)際項(xiàng)目融入理論教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新思維與技術(shù)綜合應(yīng)用能力。教師在課程設(shè)計(jì)開始之前僅講解項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的和要求，要求學(xué)生在教師所列舉的課題中選擇課題，根據(jù)自己的選擇提前到圖書館或者網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，編寫相關(guān)的流程圖和預(yù)習(xí)程序。到實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，最后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。使學(xué)生親身體驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的全過(guò)程。

在課程設(shè)計(jì)的驗(yàn)收環(huán)節(jié)采用答辯和項(xiàng)目展示教學(xué)法。讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)、制作的項(xiàng)目以答辯、總結(jié)報(bào)告的形式進(jìn)行展示，通過(guò)PPT、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示項(xiàng)目結(jié)果，驗(yàn)證學(xué)生掌握完整設(shè)計(jì)過(guò)程，表達(dá)自我設(shè)計(jì)理念的能力。這種教學(xué)法不僅可以充分利用學(xué)生的課余時(shí)間，利用課余時(shí)間思考如何完善其設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，更可以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，形成發(fā)散思維，還可以培養(yǎng)學(xué)生的理論總結(jié)、技術(shù)性文檔撰寫的能力。

課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用核心板，主芯片和少量必要的外圍電路構(gòu)成，項(xiàng)目所需外圍電路由學(xué)生完成，相當(dāng)于裸片開發(fā)，更接近項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)際。

歷時(shí)二周的課程設(shè)計(jì)，對(duì)于不同學(xué)習(xí)狀況的學(xué)生提出不同的要求，對(duì)掌握比較好的學(xué)生適當(dāng)增加課程設(shè)計(jì)的難度，就是大概有30%的學(xué)生做高級(jí)開發(fā)板，高級(jí)開發(fā)板可以完成以下項(xiàng)目：并口、USB口、網(wǎng)口的數(shù)據(jù)通信；TFT彩屏驅(qū)動(dòng)、音視頻播放等。

為進(jìn)一步拓展和深化實(shí)踐教學(xué)工程化，結(jié)合構(gòu)建選修第二課堂和大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽以及畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)形式完成實(shí)踐教學(xué)工程化的第三個(gè)層次的教學(xué)，也是實(shí)踐教學(xué)工程化的真實(shí)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)學(xué)生的不同層次和學(xué)習(xí)興趣組建興趣小組，組建成學(xué)生科研項(xiàng)目小組，每個(gè)小組定期完成感興趣的小項(xiàng)目，進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，完成單個(gè)小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？梢詫⑴d趣小組研究的內(nèi)容、電子大賽的內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)打通，讓學(xué)生有更大的選擇空間。這樣可以讓學(xué)生從項(xiàng)目的立項(xiàng)，項(xiàng)目開發(fā)直至項(xiàng)目驗(yàn)收全過(guò)程有一個(gè)切身的體會(huì)。

在《CPLD/FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用》課程教學(xué)過(guò)程中，要尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，即不只是從某種知識(shí)體系出發(fā)，還需要從學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)出發(fā)去組織教學(xué)活動(dòng)。傳授給學(xué)生設(shè)計(jì)知識(shí)為目標(biāo)，讓學(xué)生掌握解決工程實(shí)現(xiàn)的方法為目標(biāo)。讓學(xué)生有了具體的學(xué)習(xí)目的，能夠產(chǎn)生要達(dá)到這個(gè)目的的心理需求，激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

在結(jié)合案例教學(xué)中，所采用的工程案例，注意到項(xiàng)目的教學(xué)化處理，選取與學(xué)生生活密切相關(guān)或者趣味性較強(qiáng)的實(shí)例進(jìn)行講解，有效地將教學(xué)內(nèi)容形象化、簡(jiǎn)單化、趣味化，使學(xué)生從“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

強(qiáng)化工程教育有利于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)未來(lái)工作的適應(yīng)性，學(xué)生盡早接觸工程實(shí)際了解和熟悉未來(lái)可能從事的工作，縮短今后角色轉(zhuǎn)變的時(shí)間，提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

然而實(shí)踐教學(xué)工程化的方式不是唯一的按照課程性質(zhì)和內(nèi)容可以采取不同的方式。根據(jù)目前學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，對(duì)于技術(shù)性、實(shí)踐性較強(qiáng)和編程語(yǔ)言的課程，改傳統(tǒng)的先講理論，后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)理念，將理論課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在有限的課時(shí)中最高效的將理論課堂和以往的實(shí)驗(yàn)課堂有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，采用案例法和比較法等教學(xué)方式方法，還是一種行之有效的方法。

面對(duì)目前學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)結(jié)果的驗(yàn)收環(huán)節(jié)是教學(xué)成敗的關(guān)鍵。

在上述的教學(xué)改革中，有一些是做了，有一些還是一種設(shè)想，想做沒(méi)有完全做到。所采取措施談?wù)嫘Ч^多，而往往忽略它的負(fù)面效果。

實(shí)踐教學(xué)工程化教學(xué)改革雖然經(jīng)歷了一段時(shí)間，其效果很難有一個(gè)客觀的定量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，很難有立竿見(jiàn)影的效果，這需要一個(gè)長(zhǎng)期摸索和實(shí)踐的過(guò)程。所談及的效果只是一種自我感受，最終效果還和學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)密切相關(guān)，這只能讓時(shí)間做出公正的評(píng)價(jià)。